(57)【要約】【課題】バリアの有無に関係なく、および騒音ノイズによる影響を低減して電気機器の部分放電または機械装置での異常音を確実、容易に検出する。【解決手段】異常音検出対象物から発生した異常音をパラボラ１１により集音してマイクロホン１２で音信号に変換し、この音信号を増幅器１３、フィルタ１４およびＡ／Ｄ変換器１５によりディジタル信号に変換し、このディジタル信号を基にＤＳＰ１６によりＦＦＴ演算を行い、異常音を同定すると共に、ＤＳＰにより同定した周期性のある騒音ノイズと同振幅で逆位相の制御音を得、この制御音をＤ／Ａ変換器１７、フィルタ１８、増幅器１９により音信号に変換し、スピーカ２０から異常音検出対象物に向けて発射し、異常音検出対象物の周辺または内部に存在する騒音ノイズに干渉させることにより能動的に騒音ノイズの消音を行う。【選択図】  図１
2006017753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の部分放電による異常音、または機械装置の動作による異常音を、騒音ノイズが存在する環境下で音響的に検出する異常音検出装置であって、
異常音検出対象物から発生した異常音をパラボラにより集音してマイクロホンで音信号に変換し、この音信号を増幅および信号処理してディジタル信号に変換し、このディジタル信号を基にＤＳＰによりＦＦＴ演算を行い、異常音を同定する異常音検出手段と、
前記ＤＳＰにより同定した周期性のある騒音ノイズと同振幅で逆位相の制御音を異常音検出対象物に向けて発射し、異常音検出対象物の周辺または内部に存在する騒音ノイズに干渉させることにより能動的に騒音ノイズの消音を行う消音手段とを備えたことを特徴とする異常音検出装置。
【請求項２】
電気機器の部分放電による異常音、または機械装置の動作による異常音を、騒音ノイズが存在する環境下で音響的に検出する異常音検出方法であって、
異常音検出対象物から発生した異常音をパラボラにより集音してマイクロホンで音信号に変換し、この音信号を増幅および信号処理してディジタル信号に変換し、このディジタル信号を基にＤＳＰによりＦＦＴ演算を行い、異常音を同定する異常音検出過程に、
前記ＤＳＰにより同定した周期性のある騒音ノイズと同振幅で逆位相の制御音を異常音検出対象物に向けて発射し、異常音検出対象物の周辺または内部に存在する騒音ノイズに干渉させることにより能動的に騒音ノイズの消音を行う消音過程を持たせたことを特徴とする異常音検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器の部分放電に伴う異常音や機構装置の動作に伴う異常音を音響的手法で検出する異常音検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器、しゃ断器、開閉器や回転機などの種々の電気機器は、その絶縁体中に微小な空隙状欠陥などがあると、その部分に電界が集中し、部分放電と呼ばれる微弱な放電が発生する。また、絶縁体表面の汚損の影響によっても部分放電が発生する。これら部分放電により、変電機器の絶縁体が劣化し、長期間後には絶縁破壊に至ることもある。
【０００３】
上記の放電現象（部分放電：ＰＤ）を検出する手法としては、（１）検出対象物の主回路に直接測定器を接続して検出する電気的手法と、（２）部分放電発生に伴う弾性波振動や放電音を検出する音響的手法が挙げられる。
【０００４】
前者の電気的手法は、図４に校正・測定回路を等価的に示すように、検出対象物中の部分放電による電荷量を検出インピーダンスＺに発生する電圧として捉える。同図において、Ｑは発生部分放電電荷量、Ｚは検出インピーダンス、Ｖｄは部分放電により検出インピーダンスに発生する電圧、Ｃｋは結合コンデンサ、Ｑｃａｌは既知電荷量（校正時注入）、Ｃａは検出対象物の静電容量、Ｃｂは検出対象物欠陥部に直列に挿入される静電容量、Ｃｃは検出対象物欠陥部の静電容量であり、検出対象物で電荷量Ｑの部分放電が発生した場合に検出インピーダンスＺの両端に発生する電圧は検出対象物静電容量Ｃａ、結合コンデンサ静電容量Ｃｋ、検出インピーダンスＺとその周波数特性などにより計算では求めることが出来ない。このため既知の電荷量を検出対象物に注入して測定器の感度調整（校正）を行っている。
【０００５】
後者の音響的手法の代表例としては、一つにAcousticEmission（以下ＡＥ）法が挙げられる。ＡＥ法は主にセンサにより金属表面などに伝わる弾性波を検出し、信号処理を行うことで部分放電発生値を推測する手法である。
【０００６】
また、一つには、部分放電を音響により捉える方法がある（例えば、非特許文献１参照）。この文献では、図５に示すように、放電源からの放電音をパラボラ１により集音してマイクロホン２で音信号に変換し、この音信号を増幅回路３で増幅、ハイパスフィルタ４で高周波帯域だけを抽出、包絡線検波５による検波、ローパスフィルタ６による波形整形した後、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）７によりＦＦＴ演算（高速フーリエ変換）を行い、放電音を同定する。
【非特許文献１】ＩＥＡ−９８−３５、「変電設備における音響診断装置の開発について」、末長ほか、
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（１）検出対象物の主回路に直接測定器を接続し検出する電気的手法での課題
測定のためには検出対象物に直接に測定器を接続する必要がある。さらに、試験電圧を印加する電源設備等も必要となり、よほどのことが無い限り本手法でフィールド品の診断をすることは出来ない。
【０００８】
（２）部分放電発生に伴う弾性波振動や放電音を検出する音響による診断手法での課題
ＡＥ法では、運転中の放電現象による弾性皮を直接もしくは間接的に検出するが、配電盤などでは間接的検出法として配電盤側面板などにＡＥセンサを取り付けて測定を行う。この場合、配電盤内部の放電現象に伴う弾性波を検出可能である反面、内部のどの部分で放電現象が起きているかの特定が困難である。さらに、雑音（ホワイトノイズ）の影響が大きく、ノイズの中から小さな放電現象に伴う信号を取り出すのが難しい。また、配電盤内部の計器用変圧器（ＶＴ）など単体機器を対象とする場合は、ＡＥセンサの絶縁が問題となる。
【０００９】
放電現象を音響により捉える手法を配電盤などへ適用する場合は、盤内にバリアが存在する場合は、バリアに隙間などがあればその隙間から洩れる音で診断が可能であるが、完全に密閉されている場合は、バリアの開放が必要である。また、騒音ノイズの中から小さな放電音を取り出すこと（音響が放電音であることを同定する有効な技術）も課題となり、配電盤の診断への適用には限界があると考えられている。
【００１０】
本発明の目的は、バリアの有無に関係なく、および騒音ノイズによる影響を低減して音響的手法により部分放電を確実、容易に検出し、さらに回転機などに発生する異常音を確実、容易に検出する異常音検出装置および検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記の課題を解決するため、周期性のある騒音ノイズと同じ振幅で逆位相の制御音を生成して、異常音検出対象物に向けて発射することで、異常音検出対象物周辺または内部に存在する騒音ノイズに干渉させ、これにより能動的に騒音ノイズの消音を行い、部分放電による異常音、または機械装置の動作による異常音を検出するようにしたもので、以下の装置および方法を特徴とする。
【００１２】
（１）電気機器の部分放電による異常音、または機械装置の動作による異常音を、騒音ノイズが存在する環境下で音響的に検出する異常音検出装置であって、
異常音検出対象物から発生した異常音をパラボラにより集音してマイクロホンで音信号に変換し、この音信号を増幅および信号処理してディジタル信号に変換し、このディジタル信号を基にＤＳＰによりＦＦＴ演算を行い、異常音を同定する異常音検出手段と、
前記ＤＳＰにより同定した周期性のある騒音ノイズと同振幅で逆位相の制御音を異常音検出対象物に向けて発射し、異常音検出対象物の周辺または内部に存在する騒音ノイズに干渉させることにより能動的に騒音ノイズの消音を行う消音手段とを備えたことを特徴とする異常音検出装置。
【００１３】
（２）電気機器の部分放電による異常音、または機械装置の動作による異常音を、騒音ノイズが存在する環境下で音響的に検出する異常音検出方法であって、
異常音検出対象物から発生した異常音をパラボラにより集音してマイクロホンで音信号に変換し、この音信号を増幅および信号処理してディジタル信号に変換し、このディジタル信号を基にＤＳＰによりＦＦＴ演算を行い、異常音を同定する異常音検出過程に、
前記ＤＳＰにより同定した周期性のある騒音ノイズと同振幅で逆位相の制御音を異常音検出対象物に向けて発射し、異常音検出対象物の周辺または内部に存在する騒音ノイズに干渉させることにより能動的に騒音ノイズの消音を行う消音過程を持たせたことを特徴とする異常音検出方法。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、周期性のある騒音ノイズと同じ振幅で逆位相の制御音を生成して、異常音検出対象物に向けて発射することで、異常音検出対象物周辺または内部に存在する騒音ノイズに干渉させ、これにより能動的に騒音ノイズの消音を行い、部分放電による異常音、または機械装置の動作による異常音を検出するようにしたため、バリアの有無に関係なく、および騒音ノイズによる影響を低減して電気機器の部分放電を確実、容易に検出し、さらに回転機などに発生する異常音を確実、容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
従来、部分放電発生に伴う放電音をパラボラにより集音し、これをマイクロホンで音信号に変換し、この音信号を増幅回路や各種フィルタを通してＦＦＴ演算などにより放電音を同定していたが、騒音ノイズの中から小さな放電音を取り出すことが課題であった。本実施形態では、図１に示す部分放電検出装置に構成することで、従来の課題を解決する。以下、部分放電検出の場合で説明する。
【００１６】
図１において、部分放電検出には、検出対象物（放電源）から発生した部分放電音をパラボラ１１により集音してマイクロホン１２で音信号に変換し、この音信号を増幅回路１３で増幅、信号処理回路（ハイパスフィルタ、包絡線検波器、ローパスフィルタなど）１４により波形整形した信号を得、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／ディジタル変換器）１５によりディジタル信号に変換し、このディジタル信号によるＤＳＰ（Digital Signal Processor）１６によりＦＦＴ演算を行い、放電音を同定することは従来の手法と同等になる。
【００１７】
ここで、本実施形態では、部分放電検出中は、検出対象物内部または周辺から発生する騒音ノイズを能動的に消音する消音装置を設ける。この消音装置は、ＤＳＰ１６により同定した周期性のある騒音ノイズと同振幅で逆位相の制御音を生成して、騒音ノイズに干渉させる。これにより能動的に騒音ノイズの消音を行い、検出対象物での部分放電発生に伴う放電音の集音と同定に騒音ノイズによる影響を低減する。
【００１８】
消音装置は、ＤＳＰ１６には周期性のある騒音ノイズと同振幅で逆位相の制御音ディジタル信号を得、この信号をＤ／Ａ変換器（ディジタル／アナログ変換器）１７によってアナログ信号に変換し、このアナログ信号からバンドパスフィルタ１８によって騒音ノイズと同じ周波数帯域の信号を抽出し、この信号を増幅器１９によって増幅し、スピーカ２０によって音として発生する。スピーカ２０はパラボラ１１の集音方向に向けて音を発射し、この音が騒音ノイズと逆位相にあることで騒音ノイズを打ち消し、騒音ノイズがパラボラ１１に集音されるのを低減する。
【００１９】
図２は、部分放電検出装置による部分放電検出または異常回転音検出の態様を示す。同図の（ａ）は、配電盤内収納機器への適用例を示し、ブッシング２１の表面汚損に起因してブッシング表面の沿面に部分放電が発生している場合に、そのブッシング２１にパラボラ１１を向けることで部分放電を検出する。
【００２０】
図２の（ｂ）は配電盤内収納機器への適用例を示し、エポキシ樹脂モールド形計器用変圧器（ＶＴ）２２の内部巻線に部分放電が発生している場合に、その計器用変圧器２２にパラボラ１１を向けることで部分放電を検出する。
【００２１】
図２の（ｃ）は配電盤内収納機器への適用例を示し、絶縁被覆母線接続部２３の表面に部分放電が発生している場合に、その接続部２３にパラボラ１１を向けることで部分放電を検出する。
【００２２】
図２の（ｄ）は回転機への適用例を示し、回転機２４のコイル絶縁部に部分放電が発生している場合に、回転機２４にパラボラ１１を向けることで部分放電を検出する。
【００２３】
図２の（ｅ）は回転機の運転音検出への適用例を示し、回転機２４の回転子軸に異常音が発生している場合に、回転機２４にパラボラ１１を向けることで回転異常の有無および異常音特性を同定する。なお、回転機の異常音検出に限らず、可動部をもつ他の機器（往復運動機器などの機構部をもつ機器）での機械動作に伴う異常音検出に適用して同等の作用効果を得ることができる。
【００２４】
図３は、計器用変圧器（ＶＴ）の内部欠陥による部分放電発生の検出波形例を示す。同図の（ａ）には図１のスピーカ２０への回路動作を停止させ、騒音ノイズの消音無しの場合であり、部分放電による信号が周期性の騒音ノイズに埋もれてしまい、ＦＦＴによる同定が難しいことがわかる。図３の（ｂ）には、騒音ノイズの消音有りの場合であり、周期性の騒音ノイズ信号が打ち消され、部分放電による信号のみが抽出されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態を示す異常音検出装置の構成図。
【図２】本発明の異常音検出装置による異常音検出態様図。
【図３】本発明の異常音検出装置による部分放電発生の検出波形例。
【図４】従来の部分放電検出の校正・測定の等価回路図。
【図５】従来の音響的放電検出装置の回路構成図。
【符号の説明】
【００２６】
１１  パラボラ
１２  マイクロホン
１３  増幅器
１４  フィルタ
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  ＤＳＰ
１７  Ｄ／Ａ変換器
１８  フィルタ
１９  増幅器
２０  スピーカ
【図１】
2006017753.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006017753.tif 000006
【図５】
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